BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Transkripsi

1 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rapid Prototyping adalah salah satu langkah penting untuk finalisasi sebuah desain produk. Prototyping mempermudah dalam pembentukan konsep suatu desain. Sebuah produk harus dilakukan pengujian dan difabrikasi terlebih dahulu sebelum dilakukan proses produksi secara massal. Secara umum rapid prototyping dibagi menjadi 2 tipe yaitu additive dan subtractive (Chua,dkk. 2010). Dalam buku Royal Academy of Engineering (2013) menjelaskan bahwa RP tipe additive lebih unggul dibandingkan dengan tipe subtractive. Buku ini mencantumkan studi kasus penerapan additive manufacturing pada Technology Strategy Board (TSB). TSB adalah sebuah perusahaan yang membuat monitor TV untuk kursi pesawat kelas eksekutif. TSB mengganti teknologi subtractive manufacturing (SM) menjadi additive manufacturing (AM). Dengan menerapkan strategi tersebut TSB dapat mengurangi 50% berat atau mengurangi 0.5kg per produk. TSB dapat melakukan saving biaya transportasi sebesar $ setelah menerapkan AM yang dapat menghasilkan produk lebih ringan dengan life time lebih dari 30 Tahun. Teknologi RP yang menerapkan additive manufacturing antara lain stereolithography (SLA), fused deposition modeling (FDM), inkjet based printing, selective laser sintering (SLS). Semakin berkembangnya teknologi, fungsi dari mesin 3D printer tidak hanya untuk keperluan prototyping namun juga untuk menciptakan produk fungsional. Barspin (2013) memanfaatkan printer 3D berbasis FDM untuk menciptakan produk wrench atau lebih dikenal dengan sebutan kunci inggris. Material yang digunakan adalah PLA. Wrench yang dihasilkan dari mesin 3D printer langsung dapat digunakan untuk membuka kunci pada mesin. Produk fungsional membutuhkan kualitas produk yang baik. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah mesin yang dapat menghasilkan kualitas 1

2 2 produk terbaik agar produk yang dihasilkan memiliki karakter sustainability yang tinggi dan memiliki life time yang panjang pada saat digunakan. Aspek penting untuk menentukan kualitas produk yang baik adalah tingkat akurasi dimensi dan kekuatan material yang digunakan untuk membuat produk. Semakin akurat dimensi part yang dihasilkan dan sifat material yang kuat merupakan kriteria produk dengan kualitas baik. Gambar 1.1 Produk Wrench Hasil 3D Printer (Barspin,2013) Mesin printer yang menjadi objek dalam penelitian ini adalah mesin Wanhao Duplicator 5S Mini. Penelitian Lutfi (2015) menujukkan bahwa default setting parameter proses dari mesin ini tidak menghasilkan produk dengan kualitas terbaik. Default setting mesin tersebut menghasilkan kekuatan tarik sebesar 46,85Mpa, sedangkan setting parameter pada penelitian Lutfi menghasilkan kekuatan tarik sebesar 49,04 Mpa. Dengan demikian dibutuhkan perubahan setting parameter proses dari default setting mesin agar dapat memperoleh kualitas produk terbaik. Dalam melakukan suatu penelitian, aspek sosial dan lingkungan merupakan aspek yang perlu dipertimbangkan bagi para peneliti. Material yang ramah lingkungan adalah faktor penting yang harus diperhatikan untuk menghindari terjadinya kerusakan lingkungan. Material berbahan dasar polimer memiliki hubungan erat dengan dunia prototyping. Polimer merupakan salah satu jenis plastik. Menurut UNEP (2005), pencemaran plastik di dunia terus meningkat dari 116 juta ton pada 1992 menjadi 255 juta ton pada Setelah krisis ekonomi, produksi plastik mencapai rekor

3 3 baru yaitu sebesar 265 juta ton/tahun pada Dengan kata lain, dalam 16 tahun terakhir, jumlah produksi plastik naik 149 juta ton (tumbuh 15% per tahun). Oleh karena itu untuk menghindari terjadinya kerusakan lingkungan akibat penggunaan material, dibutuhkan material yang aman bagi lingkungan agar tidak menimbulkan efek yang negatif. Menurut Donald (2001), material polylactic acid (PLA) merupakan salah satu polimer yang ramah lingkungan. PLA terbuat dari bahan-bahan terbarukan seperti pati jagung atau tanaman tebu yang dapat menanggulangi krisis energi berbahan fosil. PLA mempunyai sifat biodegradabel artinya PLA dapat terdegradasi secara alami oleh panas, cahaya, bakteri maupun oleh proses hidrolisis. Tabel 1.2 Polymer Comparison ( PLA memiliki kadar emisi yang lebih rendah dibandingkan dengan plastik jenis lain seperti PP,PET,EPS dan ABS. PLA adalah material yang tidak beracun sedangkan material ABS berpotensi mengeluarkan gas beracun pada saat proses percetakan. Tabel 3.3 PLA vs ABS ( Perubahan setting parameter proses untuk memperoleh kualitas produk terbaik dapat dilakukan dengan metode optimasi. Proses optimasi dapat

4 4 dilakukan dengan berbagai metode salah satunya adalah menggunakan Design of Experiment (DOE) (Montgomery, 2009). Menurut (Montgomery,2009) dengan menggunakan DOE dapat mengetahui variabel input (faktor) yang berpengaruh terhadap respon dan dapat menentukan variabel input yang menghasilkan respon mendekati nilai yang diinginkan. Variabel input dalam penelitian ini adalah parameter proses. Optimasi parameter dapat memberikan informasi tentang kombinasi beberapa faktor parameter dan parameter apa yang paling memberikan efek paling signifikan (main effect) terhadap respon. Sehingga setup mesin dapat dilakukan dengan tepat. Untuk mengetahui kombinasi faktor dan main effect yang mempengaruhi respon dapat dilakukan dengan menggunakan metode optimasi design of experiments: 2 k Factorial Design. Alasan pemilihan metode 2 k Factorial Design karena menurut (Stephen R,2005) metode ini lebih efektif memberikan informasi interaksi semua faktor. Karena semua kombinasi level dan faktor dalam 2 k Factorial Design akan dievaluasi dan diuji. Sedangkan metode lain seperti Taguchi Method hanya melakukan screening faktor sehingga memungkinkan kehilangan informasi interaksi antar faktor bahkan interaksi keseluruhan faktor. Berdasarkan latar belakang tersebut akan dilakukan penelitian mengenai optimasi parameter proses mesin printer 3D Wanhao 5S Mini untuk mendapatkan kuat tarik tertinggi dan galat dimensi terkecil terhadap part berbahan polylactic acid (PLA) menggunakan metode 2 k factorial design Rumusan Masalah Belum adanya penelitian yang mengkaji tentang optimasi parameter layer thickness, temperature dan build angle terhadap mesin printer 3D Wanhao Duplicator 5S Mini untuk menghasilkan galat dimensi terkecil dan kuat tarik suatu part menggunakan metode 2 k factorial design.

5 Asumsi dan Batasan Masalah Asumsi dan batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Penelitian ini menggunakan mesin printer 3D Wanhao Duplikator 5S Mini yang dimiliki Laboratorium Desain dan Pengembangan Produk Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada. 2. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah filament Polylactic Acid (PLA) berwarna putih dengan diameter 3mm dengan merk ESUN. 3. Optimasi dilakukan dengan menggunakan metode 2 k factorial. 4. Penelitian ini hanya dilakukan untuk memperoleh galat dimensi terkecil dan kuat tarik tertinggi pada part berbahan baku polylactic acid (PLA). 5. Kondisi lingkungan diasumsikan tetap dan tidak berubah Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah: 1. Mengetahui nilai parameter proses yang optimal terhadap respon galat dimensi terkecil menggunakan metode 2k-factorial. 2. Mengetahui nilai parameter proses yang optimal terhadap respon kuat tarik tertinggi menggunakan metode 2k-factorial. 3. Menentukan nilai parameter proses yang optimal terhadap kombinasi respon yaitu galat dimensi terkecil dan kuat tarik tertinggi menggunakan metode 2k-factorial Manfaat Penelitian Penelitian ini memberikan manfaat antara lain: 1. Memberikan acuan data mengenai kekuatan tarik dan akurasi dimensi mesin printer 3D Wanhao Duplikator 5S menggunakan parameter proses yang optimal. 2. Mendapatkan kualitas produk terbaik yang dihasilkan oleh mesin printer 3D Wanhao Duplikator 5S.